×

Moduliniai rėmai automatizacijos sistemoms naudojant aliuminio profilius

T-formos aliuminio presuotų detalių vaidmuo automatizacijos rėmuose

T-slot aliuminio profiliai tapo beveik būtini šių dienų automatizacijos sistemose. Jie sveria apie 40 procentų mažiau nei plienas, tačiau struktūriškai laikosi vienodai gerai, kaip pastebėta Automatizavimo inžinerijos ataskaitoje dar 2023 metais. Šiuos profilius tokiais naudingais daro jų speciali įpjovų sistema, leidžianti inžinieriams greitai surinkti robotizuotas darbo stotis, konvejerines juostas ir tas tiesines guides, kurias visur matome gamyklose. Nebereikia daugiau visko suvirinti, nes dabar viskas tiesiog prisuka vietoje. Ir pripažinkime, tokia modulinė paraiška labai sumažina montavimo laiką. Kai kurios įmonės praneša, kad sumontuoja sistemas per pusę laiko, kuris reikėdavo senosioms suvirintoms plieninėms konstrukcijoms, todėl nenuostabu, kad tiek daug gamintojų dabar pereina prie naujos sistemos.

Modulinis robotinių langelių projektavimas naudojant aliuminio profilius

Aliuminio profiliai tapo populiariu sprendimu gamintojams, kurie kūria lanksčias robotizuotas darbo vietas, gebančias prisitaikyti prie trumpalaikių produkto dizaino pokyčių. Pagal 2022 m. žurnale Automotive Manufacturing Solutions paskelbtus tyrimus, gamyklos, kurios perėjo prie šių modulinių aliuminio sistemų, sumažino prastovų trukmę beveik aštuoniasdešimt procentų sudėtingų modelių metų keitimo metu. Svarbiausia, kas leidžia tai pasiekti – T-formos griovelio konfigūracija. Operatoriai gali perkelti įvairius komponentus – nuo jutiklių iki saugos apsaugų ir įrankių tvirtinimo taškų – ir vėl paleisti viską veikti maždaug po dviejų su puse valandos. Toks greitis yra labai svarbus įmonėse, kuriose nuolat keičiamasi tarp skirtingų produktų linijų ir reikia maksimalaus lankstumo, nešvaistant brangaus gamybos laiko.

Perkonfigūruojamos automatizacijos sistemos su lengvąja konstrukcija

Lengvosios aliuminio konstrukcijos užtikrina poreikiui pritaikomą išdėstymo modifikavimą automatizuotoms sistemoms, sveriančioms daugiau nei 1 toną. Gamybos patalpose, naudojančiose modulinius aliuminio rėmus, pastebimi reikšmingi operaciniai taupymai:

Metrinė	Aliuminio sistemos	Tradicingos sistemos
Perkonfigūravimo darbo kaina	$320	$1,150
Energijos suvartojimas/pėda²	18 kWh	29 kWh

Šie rodikliai pabrėžia aliuminio vaidmenį, leidžiantį įgyvendinti tvarias ir lanksčias gamybos praktikas.

Atvejo analizė: aliuminio profilių naudojimas automobilių surinkimo linijose

Europos elektrinių automobilių gamintojas diegė aliuminio profilių pagrindu sukurtas automatizacijos ląsteles baterijų modulių surinkimui. Perėjimas prie jų sumažino ląstelių statybos išlaidas 53 %, pasiekiant virpesių toleranciją žemiau 0,12 mm – atitinkant aukštos įtampos komponentų gamybos griežtus kokybės standartus.

Tendencija: perėjimas prie lankstesnių gamybos sistemų, naudojančių aliuminio presuotus profilius

2023 m. pasaulinė paklausa po aliuminio presuotus profilius naudojamus automatizacijos komponentams išaugo 19 % lyginant su praėjusiais metais, didinant automobilių ir elektronikos gamintojų poreikį mastelio plėtros sprendimams. Skirtingai nuo standžių suvirintų sistemų, aliuminio konstrukcijos leidžia gamykloms palaipsniui didinti pajėgumus modulinėmis papildomomis dalimis, o ne keičiant visą įrangą.

Robotų ir autonominių mobilių robotų (AMR) konstrukcijos, pagamintos iš aliuminio profilių

Robotų tvirtinimo sistemos, pagamintos iš T-formos aliuminio profilių

T-slot aliuminio profiliai dabar yra beveik būtinas pasirinkimas robotų montavimo sistemoms, nes jie siūlo moduliškumą ir gerą apkrovos nešimo gebą. Išspaudžiamoji konstrukcija leidžia inžinieriams surinkti, derinti ar plėsti robotizuotas darbo vietas visiškai nereikiant jokio suvirinimo. Tai ypač svarbu, kadangi pagal 2023 metų ataskaitą apie automatizacijoje naudojamus medžiagas, apie du trečdaliai automatizacijos projektų tarpiniais etapais reikalauja pakeitimų. Šiuos profilius išskiria atviro kanalo dizainas, kuris leidžia integruoti jutiklius, pneumatinį vamzdyną ir valdymo laidus tiesiai į konstrukciją. Palyginti su senoviškomis plieninėmis karkasinėmis konstrukcijomis, surinkimo laikas sutrumpėja apie 40 procentų, taupant tiek laiką, tiek pinigus diegimo kaštams.

Konstrukcinė integracija autonominėse mobiliose robotuose (AMR)

Aliuminio stiprumo ir svorio santykis yra žymiai geresnis už plieno, kai palyginame jų tankį (apie 0,097 svaro už kubinį colį palyginti su apie 0,282 plieno atveju). Dėl to aliuminis yra puikus pasirinkimas AMR šasiams ir aukštiems jutiklių stovams gaminti. Dauguma gamintojų renkasi specialius aliuminio profilius, nes jie gali sukurti įvairiausias formas. Šios konstrukcijos galiausiai laiko viską – nuo baterijų iki lidaro jutiklių ir navigacijos įrangos. Visas tikslas – išlaikyti roboto bendrą svorį žemiau 150 svarų. Kodėl tai tokio svarba? Na, lengvesni robotai gali ilgiau veikti tarp įkrovimų. Kalbame apie mažiausiai aštuonių valandų veikimo laiką daugelyje sandėlių aplinkų, kas yra absoliučiai būtina kasdieniams darbams.

Aliuminio profilių naudojimas pakėlimo ir padėjimo mašinose bei robotų rankose

CNC technologija naudojant apdirbti aliuminio profiliai užtikrina reikiamą matmeninę stabilumą greitai judantiems delta robotams ir SCARA rankoms, paprastai išlaikant ±0,1 mm tikslumą. Kalbant apie pakuotės linijas, galinius efektorius, pagamintus iš aliuminio presformų, kiekvieną minutę galima naudoti daugiau nei 200 ciklų, kas yra gana įspūdinga, atsižvelgiant į tai, kad jų inercija yra apie 32 procentais mažesnė lyginant su plieniniais atitikmenimis. Tai, kas iš tiesų išskiria aliuminį – jo natūrali vibracijų slopinimo geba, kuri ženkliai padidina tikslumą mikronų lygyje, kur tokie veiksmai kaip puslaidininkių tvarkymas reikalauja absoliučios tikslumo.

Prieštaringumo analizė: aliuminis prieš plieną aukšto naudingumo apkrovos robotų konstrukcijose

Gamintojas	Aliuminio profilai	Geležies rėmimas
Maksimali naudingoji apkrova	2 200 svarų (statiška apkrova)	5 500 svarų
Korozijos atsparumas	Aukštesnės kokybės (be dengimo)	Reikalingas cinkavimas
Perkonfigūravimo laikas	15-30 minučių	2–4 valandos (suvirinimas)
Bendros išlaidos (10 metų)	$18,000	$24,000

Kol pliena išlieka dominuojanti krano sistemose, viršijančiose 5 tonas, aliuminio profiliai dominuoja 78 % palaikomųjų robotų rinkos iki 3 tonų dėl galimybės pertvarkyti ir OSHA atitinkančios ergonomikos. Naujausi nuovargio bandymai parodė, kad 6063-T6 aliuminis išlaiko 10^7 įtempimo ciklų esant 40 MPa – pakankamai daugumai surinkimo ir medžiagų judinimo užduočių.

Konvejeriniai ir medžiagų judinimo sistemos su aliuminio profiliais

Aliuminio karkasai konvejerių sistemose ir pramonės įrangoje

Remiantis 2023 m. Material Handling Institute ataskaita, apie 72 procentai visų logistikos konvejerių sistemų šiuo metu naudoja aliuminio profilius, nes jie siūlo puikią moduliškumą. T-groovės dizainas leidžia kur kas greičiau surinkti rėmus, o šie aliumininiai rėmai išlaiko iki 900 kilogramų vienam metrui, nepaisant to, kad yra žymiai lengvesni nei jų plieniniai atitikmenys. Kalbame apie maždaug pusę svorio, palyginti su tradicinėmis plieninėmis parinktimis. Nuo farmacinių gamyklų iki automobilių surinkimo linijų, įmonės iš įvairių sektorių pasikliauja šiais ekstrudavimo būdu gautais aliuminio dalimis, kurios yra nuo 300 iki 2 400 milimetrų pločio. Be to, jos puikiai tinka esamoms detalėms, tokioms kaip rituliai, varikliai ir rūšiavimo vartai, kurie padeda valdyti produkto srautą. 2023 m. atlikti naujausi tyrimai taip pat parodė kai ką įspūdingo: gamyklos, kurios pereidavo prie aliuminių konvejerių sistemų, pastebėjo, kad jų diegimo laikas sumažėjo beveik keturis kartus kiekvieną kartą, kai reikėdavo keisti gamybos linijas.

Vedančiųjų bėgių montavimo konstrukcijos su tiesiaeigio judėjimo suderinamumu

Aliumininiai vedantys bėgeliai, tiksliai sureguliuoti, gali pasiekti padėties tikslumą apie ±0,1 mm, todėl jie puikiai tinka perkeliant jautrias dalis, tokius kaip puslaidininkių plokštelės, nesuteikiant pažeidimų. Kai gamintojai šiuos bėgelius derina su V-formos profiliais ir tiesiaeigiais guoliais, gaunamos slydimo sistemos, kurioms reikia beveik visiškai minimalios priežiūros ir kurios gali veikti gan greitai – kai kurios modeliai pasiekia apie 5 metrų per sekundę greitį. Išskirtinumas yra T-formos konstrukcijoje. Operatoriai gali reguliuoti bėgelio lygiagretumą tiesiog vietoje, nereikėdami išardyt visų įrangos dalių. Ši savybė yra labai svarbi buteliavimo procesuose, kai linijos apdoroja beveik 1 200 talpyklų kiekvieną minutę. Galimybė greitai atlikti reguliavimus taupo laiką ir užtikrina sklandų gamybos procesą net esant dideliam krūviui.

Jutiklių tvirtinimo lankstai ir integravimo taškai transporterių rėmuose

Naujausios aliuminio transportavimo sistemų konstrukcijos įranga standartinėmis M6 ir M8 sriegio skylėmis kas 40 mm, todėl galima be jokių įrankių sumontuoti šviesos sensorius ir RFID skaitytuvus. Patogumo faktorius iš tiesų yra įspūdingas. Pagal praėjusiais metais paskelbtą Automation World ataskaitą, vien pakavimo gamyklose įmonės sumažino jutiklių montavimo išlaidas apie 34 %. Tiems, kuriuos rūpi darbo vietos sauga, tokios sistemos dažnai turi specialiai suprojektuotus šoninius kanalus, kuriuose galima įrengti avarinio sustojimo mygtukus ir lazerinius skenerius. Tai padeda atitikti svarbias mašinų saugos ISO 13849 reikalavimų nuostatas, kurias gamyklų vadovai labai rimtai vertina vertindami riziką.

Apsaugos skydai, darbo vietos ir saugos atitikimas su aliuminio profiliais

Aliuminio profiliai tapo nepakeičiami saugiems ir pritaikomams pramonės aplinkoms kurti. Jų stiprumo, korozijai atsparumo ir moduliškumo derinys leidžia gamintojams atitikti griežtus saugos reikalavimus, išlaikant operacinį lankstumą. Toliau nagrinėjame du pagrindinius taikymo būdus, kai aliuminio rėmai padidina darbo vietos saugą ir efektyvumą.

Aliuminio profiliai mašinų apsaugos konstrukcijose siekiant atitikti saugos reikalavimus

T formos aliuminio profiliai labai supaprastina mašinų apsaugos konstrukcijų statybą pagal OSHA standartus ir apsaugo darbuotojus nuo pavojingų judančių dalių bei lėkštelių. Vienas didelis pranašumas – šių medžiagų lygūs kraštai, todėl nėra aštrių kampų, kurie galėtų kas nors sužeisti. Be to, T formos sistemų modulinė struktūra leidžia gamykloms greitai keisti apsaugos konfigūraciją, atnaujinus įrangą. Gamybos įmonės, reikalaujančios griežtos saugos laikymosi, ypač vertina aliuminio rėmus, nes jie puikiai derinasi su skaidriais polikarbonato skydais ir patikimais užrakinamaisiais durimis. Tai, kas iš tikrųjų išsiskiria, yra tai, kaip paprasta tampa techninė priežiūra dėka iš anksto išgręžtų skylių ir standartinių jungiamųjų detalių visoje sistemoje. Technikai gali išardytį sekcijas apžiūrai ar remontui be specialių įrankių, taip žymiai sumažinant prastovų laiką, palyginti su senesniais metodais.

Ergonominės darbo vietos naudojant individualiai konfigūruojamus aliuminio rėmus

Aliuminio lengvas, bet patvarus pobūdis leidžia kurti darbo stotis, kurios reguliuojasi į skirtingus aukščius atsižvelgiant į operatorių poreikius per pamainą. Šios modulinės konstrukcijos laiko visokiausius daiktus – įrankius, specialias kilimėlius, kurie padeda išvengti kojų skausmo po ilgo stovėjimo, bei laikiklius, kurie tvarkingai surenka laidus, kad jie nesusipainiotų. Pagal praėjusiais metais atliktus tyrimus, automobilių gamyklose dirbantys darbuotojai naudodami šias reguliuojamas sistemas padidino savo produktyvumą apie 18 %. Kitas privalumas? Aliuminis gerai laiduoja elektros srovę, todėl be jokių problemų galima įžeminti jautrius elektroninius komponentus gaminant. Be to, kadangi dauguma šiuolaikinių sistemų nereikalauja varžtų surinkimui, įmonės gali lengvai keisti darbo vietų konfigūracijas, kai keičiasi gamybos linijos, o tai reiškia, kad geri ergonomikos sprendimai neatsilieka, kai operacijos plečiasi ar keičiasi.

Tiesiaeigės judėjimo ir valdymo sistemų integracija naudojant aliuminio profilius

Tiesiaeigio judėjimo sistemų ir automatizacijos komponentų atramos konstrukcijos

Aliuminio profiliai tarnauja kaip tiksliai suprojektuota bazė visų tipų tiesiaeigio judėjimo detalėms, tokioms kaip rutuliniai sraigai ir servo varikliai. Šie profiliai užtikrina griežtą matmenų kontrolę, paprastai apie ±0,1 mm, todėl tiesiaeigiai vedliai ir guoliai tampa tinkamai išlyginti. Toks tikslumas ypač svarbus sparčiai vykstančiose operacijose, pvz., pakuotės mašinose ir CNC įrangose, kur net nedidelės nelygiatybės ilgainiui gali sukelti didelių problemų. Pastaruoju metu vis daugiau gamyklų naudoja T-formos latakais pasirinktus presuotus profilius savo rėmams kurti. Šios modulinės sistemos leidžia tiesiogiai integruoti žingsninio variklius, įvairius jutiklius bei netgi tepimo sistemas į automatizuotų gamybos linijų šerdį, sukuriant lanksčias konfigūracijas, gerai prisitaikančias prie besikeičiančių gamybos poreikių.

Tiksli orientacija ir virpėjimo slopinimas aliuziniuose rėmuose

Kalbant apie harmoninio rezonanso mažinimą, anodizuotos aliuminio profiliuotos juostos siūlo didelį pranašumą prieš plienines konstrukcijas, sumažindamos vibracijas apie 40–60 procentų, remiantis MHI 2023 metų tyrimais. Tai ypač svarbu jautriems puslaidininkinių plokštelių manipuliavimo robotams, kuriuose net menki sutrikimai gali sukelti problemas. Šių profiliuotų kanalų konstrukcija leidžia inžinieriams integruoti guminius slopintuvus tiesiai į pačias konstrukcines dalis, padedant išlaikyti pozicijos tikslumą mažesnį nei 5 mikrometrai, net dirbant nepertraukiamai. Be to, nepamirškime ir šiluminės stabilumo. Turėdama tikslumo rodiklį ±0,03 mm vienam metrui vienam laipsniui Celsijaus, ši medžiaga gerai atspari deformacijoms vietose, kur temperatūra per parą gali kisti net 30 laipsnių Celsijaus.

Atvejo analizė: Aukštos spartos pakuotės linija, naudojanti aliuminio vedančiąsias bėges

Kai šokolado plytelės gamintojas pakeitė senąsias plienines vedančiąsias bėgas aliuminio profiliais, gamybos sparta padidėjo nuo 450 iki 550 vienetų per minutę, bendrai pagerėjus našumui 23 %. Lengvesni aliuminio komponentai sumažino sistemos inerciją apie 18 kg kvadratiniame metre, todėl buvo galima pereiti prie mažesnių servovariklių, išlaikant tą patį našumą. Dėl to energijos sąnaudos taip pat sumažėjo apie 14 %. Kitas pranašumas atsirado dėka specialiai pagamintų aliuminio veržlių, kurios leidžia darbuotojams greičiau reguliuoti produktų juostas keičiant tarp skirtingų prekių kodų (SKU). Bet kam, kas valdo didelės apimties saldainių gamybą, tokio pobūdžio patobulinimai lemia skirtumą konkurencingoje kovoje, neperkraunant biudžeto techninės priežiūros ir elektros sąskaitų mokėjimais.

Integruotų valdymo sistemų rėmai, naudojantys T-formos aliuminio profilius

T-slot profiliai palengvina PLC, HMĮ ir maitinimo šaltinių centrinį montavimą robotizuotose darbo vietose. Pramonės analizė rodo, kad 87 % automobilių pirmo lygio tiekėjų dabar integruoja valdymo skydelius tiesiai į aliuminio rėmines sistemas, sumažindami sumontavimo laiką nuo 8 iki tik 90 minučių vienai stotis.

Kabelių tvarkymas ir plokščių tvirtinimas automatizuotose gamybos sistemose

Naudojant išspaudžiamus kabelių kanalus iš aliuminio, laidų darbams reikalingas laikas gali sutrumpėti apie 35 %, palyginti su senosios kartos padėklų sistemomis. Šie kanalai yra ypač naudingi dėl integruotų DIN bėgelinių lizdų, kurie leidžia elektrikams montuoti grandinės pertraukiklius ir prijungimo blokus tiksliai ten, kur jie reikalingi. Be to, yra patogios T-formos skersinės sistemos, kurios leidžia reguliuoti lietimosi ekranus be jokių įrankių. Vienas gamintojas faktiškai pastebėjo, kad perėjimo tarp skirtingų produktų laikas smarkiai sumažėjo įdiegus šias sistemas. Vietoj beveik valandos, skirtos keisti produkciją, dabar visas procesas užtrunka mažiau nei septynias minutes.

DUK

Kokie yra T-formos aliuminio profilių privalumai automatizacijos sistemose?

T-formos aliuminio profiliai siūlo moduliškumą ir mažesnį svorį, palyginti su plienu, leidžia greitai surinkti, pertvarkyti ir sutrumpinti diegimo laiką. Jie pašalina būtinybę naudoti suvirinimą, kas sumažina darbo jėgos kaštus ir laiką.

Kodėl robotų ir automatizacijos konstrukcijoms reikia pasirinkti aliuminį, o ne plieną?

Aliuminis suteikia geresnį stiprumo ir svorio santykį, pranašesnę korozijos atsparumą ir leidžia greitesnius pertvarkymo laikus. Jis ypač naudingas taikymuose, kuriuose kritinę reikšmę turi moduliškumas, tikslumas ir virpėjimo slopinimas.

Kaip aliuminio profilių naudojimas veikia gamybos kaštus ir efektyvumą?

Aliuminio profilių naudojimas gali ženkliai sumažinti gamybos kaštus, sutrumpinant pertvarkymo laiką, mažindamas energijos suvartojimą bei techninės priežiūros išlaidas. Taip pat padidinamas gamybos efektyvumas dėl greitesnio diegimo ir pritaikomumo.